Технический прогресс неумолимо движется вперед, к новым горизонтам. Если еще каких-то пять-шесть лет назад магнитола с USB-входом в автомобиле была предметом гордости автовладельца и желанной добычей для хулиганов, то сейчас и телевизор на торпедо мало кого удивит.
Однако инженеры автомобильных концернов работают не только ради развлечения, но и для облегчения жизни водителя. Все больше и больше разработок касаются сферы автомобильного «искусственного интеллекта», все шире и шире они применяются в серийных образцах. Автоматические парковочные системы, адаптивный круиз-контроль, управляемые компьютерной программой автомобили… С чего все началось и что нас ждет в ближайшем будущем?
Volvo City Safety: тормозить или нет — решает авто
Еще в начале двухтысячных концерн Volvo Cars представил миру совершенно новое слово в решении проблемы аварий на скорости менее 30 км/ч — систему City Safety. Впервые установленная на Volvo V40, система и по сей день используется в модельном ряде Volvo: она входит в стандартное оборудование автомобилей S60, S80, XC70, XC60 и V40 Cross Country.
Как это работает?
Под лобовым стеклом автомобиля, у зеркала заднего вида, располагается оптический радар, позволяющий определить наличие препятствий и характер их движения на расстоянии до 6 метров. Если препятствие зафиксировано, система City Safety очень короткое время ждет решения водителя (о чем написано в руководстве по эксплуатации: «водитель может обойти систему City Safety, ускорившись, изменив траекторию движения или затормозив»).
Если водитель не предпринимает никаких действий (система не оповещает водителя о возможности столкновения, чтобы к ее работе автовладелец не успел привыкнуть), машина автоматически сбрасывает газ и активирует тормозную систему, а также включает «аварийку», предупреждая других участников движения.
В чем польза?
По заверениям инженеров Volvo, система City Safety предотвращает практически все аварии на малых скоростях. Если разница в скорости между двумя возможными участниками ДТП меньше 15 км/ч, столкновения чаще всего удается избежать. Если же скорость в пределах 15-30 км/ч, происходит оптимальное снижение скорости, а негативные последствия удара сводятся к минимуму. Чем больше разница в скорости, тем больше ответственности ложится на плечи водителя, а если сам автомобиль движется быстрее 50 км/ч, система автоматически отключится, так как на высоких скоростях ее эффективность стремится к нулю.
Тем не менее в условиях города — пробках, невысоких скоростных режимах и т.д. — система City Safety успешно помогает предотвращать все большее и большее количество аварий. Неудивительно, что в 2009 году страховая компания Allianz присудила Volvo Car Corporation почетную награду «Гениальное изобретение».
Системы обнаружения пешеходов: развитие идеи автотормоза
И снова шведы. В 2010 году компания Volvo развила успешную идею своей системы City Safety и на ее основе создала схожую — систему Pedestrian Detection, позволяющую распознать наличие людей возле автомобиля и путем сбрасывания скорости помочь снизить силу удара (или даже полностью предотвратить столкновение) с человеком. Идея оказалась востребованной, и в настоящее время существуют три модификации системы:
- «Родоначальник» Pedestrian Detection System от Volvo;
- Advanced Pedestrian Detection System от TRW Automotive;
- EyeSight от Subaru.
Как это работает?
Подход к решению основной задачи у всех модификаций схож и конструктивно, и программно. Для обнаружения пешеходов используются видеокамеры и радар (правда, EyeSight обходится без последнего, что ничуть не мешает этой системе выполнять свои задачи), которые позволяют на расстоянии до 40 метров обнаружить пешехода и оценить как траекторию его движения относительно автомобиля, так и возможность столкновения. Принцип работы схож с City Safety: ожидается реакция от водителя (однако в этом случае сигнал ему все-таки подается, чаще всего на экран мультимедийной системы), если реакции не следует, автомат доводит автомобиль до полной остановки.
В чем польза?
На скоростях до 35 км/ч система обнаружения пешеходов, по заверениям разработчиков, позволяет полностью избежать столкновения. При большей скорости полностью избежать аварии, безусловно, автоматика не может, но старается свести риск травмирования к минимуму.
Однако условностей в этом случае намного больше: водителю следует помнить, что в темное время суток или в условиях плохой видимости компьютеру сложнее распознать силуэт человека с датчиков. А пешеходам было бы неплохо уяснить: далеко не во всех автомобилях эта система вообще есть, поэтому не стоит сломя голову бежать перед надвигающейся машиной.
Системы автоматической парковки: нет шуткам о женщинах!
На современном рынке представлены множество систем, помогающих водителю в парковке, вплоть до ее осуществления без помощи водителя.
Как это работает?
Конструкция системы автопарковки делится на три основных блока:
- Блок ультразвуковых датчиков. Они расположены по всему периметру автомобиля и определяют расстояние до ближайших объектов.
- Управляющий блок, принимающий эти данные и преобразующий их.
- Исполнительные устройства поворачивающие руль или, открывающие дроссельную заслонку для приведения машины в движение и т.п.
Работу системы автоматической парковки можно разделить на два этапа: поиск подходящего места и непосредственно сама парковка. На первом этапе работают только ультразвуковые датчики, которые оценивают ситуацию по периметру автомобиля и при наличии свободного места подают сигнал о переходе на следующий этап. А в самой парковке участвуют все три блока, через механизмы управления автомобилем задавая скорость, направление и траекторию движения.
В чем польза?
Все достаточно очевидно: неопытные автомобилисты больше не должны краснеть от стыда и трястись от гнева, когда у них не получается втиснуть свою машину между двумя другими. Впрочем, как показали многочисленные практические испытания, квалифицированный автомобилист умеет парковаться лучше, чем большинство таких систем. Поставить пятиметровый автомобиль с зазором в 5-7 сантиметров от соседних машин серийному автопилоту не под силу. Надо полагать, что это вопрос времени.
Адаптивный круиз-контроль: от автотормоза к автогазу
Если идея автоматического торможения для предотвращения аварий первой пришла к инженерам Volvo, то идея автоматического круиз-контроля посетила многих автопроизводителей одновременно, став логическим продолжением самой системы Cruise Control. Так, сейчас широко известны следующие варианты:
- Preview Distance Control от Mitsubishi;
- Radar Cruise Control от Toyota;
- Distronic (Distronic Plus) от Mercedes-Benz;
- Active Cruise Control от BMW;
- Adaptive Cruise Control от Volkswagen, Audi, Honda.
Как это работает?
Они все схожи между собой. Сама система представляет из себя три основных блока — датчик расстояния, блок управления и исполнительные устройства. Датчик (один или несколько, как в Distronic Plus) устанавливается на передний бампер и позволяет оценить расстояние до впередиидущего автомобиля. Для этого используются лидары — инфракрасный луч сканирует пространство перед собой и по отражению от объекта определяет расстояние до него. Он недорог, но подвержен влиянию погодных условий. Или для той же цели используют радары — расстояние до объекта определяется отражением электромагнитных волн. Датчики передают значение расстояния в управляющий блок, который одновременно с этим фиксирует:
- скорости управляемого автомобиля и автомобиля впереди;
- угол поворота рулевого колеса;
- боковое ускорение автомобиля;
- радиус кривой движения.
На основании этих данных блок управления для системы круиз-контроля сравнивает рекомендуемое значение скорости с текущей, и, если они не совпадают, через электронные системы автомобиля подает команду исполняющим устройствам (ESP, АКПП и т.д.).
В чем польза?
«Обычный» круиз-контроль на загруженных трассах — штука бесполезная. Всякий раз, когда перед вами оказывается фура, «чайник» или трактор, приходится переходить к ручному управлению. Адаптивная система намного практичнее и действительно экономит немало нервов.
Сегодня системы адаптивного круиз-контроля позволяют работать в широком диапазоне скорости — от 30 до 180 км/ч, а в самых продвинутых вариантах — и от 0 до 200. В условиях же плотного движения, благодаря функции Stop and Go, система позволяет вообще забыть о педалях, приводя автомобиль в движение вместе с основным потоком и останавливая его при необходимости. Неудивительно, что именно эта система послужила основой для следующей, ранее считавшейся фантастической, а теперь уже абсолютно реальной системы автоматического управления.
Системы автоматического управления: «Вкалывают роботы, а не человек!»
Да, уже далеко не за горами тот день, когда звание «водитель» смогут носить не только люди, но и компьютеры. На сегодняшний день комплексно подошли к автоматизации автомобильного движения две компании — поисковый гигант Google, уже давно разрабатывающий не только поисковик, и (это ли не повод для гордости?) амбициозная российская компания «РобоСиВи».
Об отечественной разработке известно очень мало, только лишь наличие двух основных блоков — позиционирования, использующего ГЛОНАСС, и технического зрения, состав которого до сих пор хранится в тайне. А вот Google охотно делится с миром информацией.
Как это работает?
Схема работы состоит все из тех же трех блоков–датчиков, блока управления и управляющих систем. Целью работы сенсоров служит фиксирование информации об автомобиле. Подобной системе не обойтись без большого количества датчиков:
- лидары (оптические датчики) для создания полной трехмерной картины в радиусе 60 метров;
- радары для фиксации объектов, расположенных дальше этой границы;
- видеокамеры для определения пешеходов, других движущихся объектов и сигналов светофора;
- датчик оценки местоположения — GPS-модуль, определяющий позицию машины на карте;
- датчик движения, определяющий направление ускорения/замедления и продольный/поперечный крен автомобиля.
Данные с этих датчиков передаются в управляющий блок, передающий команды устройствам управления.
В чем польза?
Пока еще ни в чем, так как до внедрения системы в массы еще далеко. Инженерам и программистам есть над чем работать. Так, driverless car, как называют в Google автомобиль с такой системой, до сих пор не может нормально двигаться в условиях сильного дождя или по заснеженным трассам; не различает временные дорожные знаки, будь то знак аварийной остановки или мигающие лампы; очень плохо различает разметку, особенно на парковках. Тем не менее к августу этого года тестовые образцы откатали уже более 1,1 миллиона километров по дорогам Соединенных Штатов, а алгоритмы поведения системы постоянно улучшаются.
Что нас ждет дальше?
Учитывая современные темпы и направления развития автоматизации в автомобилестроении, можно сделать сам собой напрашивающийся вывод: уже в ближайшее время человека за рулем сможет заменить машина. А такое понятие, как «водитель», и вовсе устареет.
Сбывается мечта Сережи Сыроежкина из всем известного произведения «Приключения Электроника»: «Вкалывают роботы, а не человек!». И пусть пока техника несовершенна, кто знает, что будет через десять, пятнадцать, двадцать лет? Сбудутся ли предсказания фантастов? Доживем — увидим.
Липатова Екатерина
